基于P3HT_PCBM光伏电池的倒置结构和正置结构的研究.docVIP

 基于 P3HT:PCBM 光伏电池的倒置结构和 正置结构的研究# 史绍华，程传辉，杜智杰，刘晨曦，王利刚，李军，梁泽山** 5 10 15 20 25 30 35 40 （大连理工大学物理与光电工程学院， 大连 116024） 摘要：通过制备基于 P3HT：PCBM 的空穴和电子单载流子，分析出 P3HT:PCBM 的导电类型是 空穴导电，通过制备基于 P3HT:PCBM 的正置倒置四种光伏电池，对比得出倒置结构比正置结 构效率更高。利用 I-V 测试分析了器件结构为 ITO/ZnO/P3HT:PCBM/ MoO3（10nm）/Al(70nm) 的倒置有机太阳能电池的载流子运输机制，通过 I-V，我们计算出了串联电阻、理想因子、 势垒高度这些电学参数，分别是 48.23 Ω 、1.6 和 0.8eV。利用光照下的 I-V 测试，我们得 到了该电池的开路电压、短路电流、填充因子和能量转化效率分别是 0.57V、 8.2mA/cm2、 61% , 2.9%。 关键词：有机太阳电池；倒置结构；能量转化效率；载流子运输 中图分类号：064；TN15 Investigation of organic photovoltaic cells and that with an inverted architecture based on P3HT:PCBM active layer Shi Shaohua, Cheng Chuanhui, Du Zhijie, Liu Chenxi, Wang Ligang, LI Jun, Liang Zeshan (School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) Abstract: We analyzed the conductive type of organic photovoltaic cell based on the P3HT: PCBM active layer, through the single charge carrier device. By preparation of four different cells include the normal cells and inverted cells, we came to a conclusion that the inverted cells shown advantage. The charge transport properties of ITO/ZnO/P3HT-PCBM/MoO3/Al organic device with an inverted architecture have been investigated by using current-voltage (I-V) and capacitance-voltage(C-V) techniques. The electrical parameters like series resistance Rs, ideality factor n, and barrier height to be 48.23 Ω,1.6 and 0.8 eV had been analyzed using I-V. The open circuit voltage Voc, short circuit current density Jsc, fill factor FF, PCE values for the organic solar cell are found to be, 0.57V, 0.74mA, 61% , 2.9%, respectively. Key words: organic solar cell; inverted architecture; PCE; charge transport 0 引言 在过去十年中，有机太阳能电池由于其成本低，重量轻，灵活的应用[1,2]的优势已经吸 引了相当大的兴趣。随着日益增长的趋势，有机太阳能电池功率转换效率（PCE）物价已经 达到了近 8％[3]。利用 P3HT：PCBM 混合材料形成的体异质结光伏电池显现出了良好的性 能优势[4,5,6]。近来，倒置结构的光伏电池由于是顶部电极为阳极，不易和空气发生变化和具 有高的功函数等优势，相比传统电池表现出了更好的稳定性[7]。光伏电池分为底部光入射和 顶部光入射两种方式，在底部光入射电池中，Cs2CO3 [8,9]、TiO2 [10,11]、和 ZnO [12,13]是用来 修饰 ITO 阴极收集电子的，而直